Marta Victoria Pérez

Algunos aspectos clave de un sistema 100% renovable: controlabilidad, mix óptimo y precio

Cada vez está consiguiendo mayor aceptación en la sociedad la idea de que un sistema eléctrico 100% renovable no solo es deseable sino que además es posible tecnológicamente. Hasta hace muy poco eran comunes las voces que alertaban sobre las insalvables dificultades tecnológicas que impedirían un desarrollo sustancial de las energías renovables, en particular auguraban que la red eléctrica sería incapaz de gestionar un elevado porcentaje renovable. Hoy, sabemos que esa barrera tecnológica no era tal. En España en 2014 las energías renovables generaron el 43% de la demanda de electricidad peninsular y el 21 de noviembre de 2015 más del 70% de la demanda se cubrió mediante eólica que se incorporó al sistema eléctrico sin dificultades.

Vencidos los miedos iniciales, ahora es el momento de plantearse si existirán otros límites que impidan un sistema eléctrico totalmente renovable en España. En este texto me centraré en los límites tecnológicos; en este otro artículo se analizan los obstáculos que se derivan de una propuesta que modificaría sustancialmente el statu quo.  Aunque el informe que Greenpeace publicó en 2007 ya demostraba que el recurso renovable es más que suficiente para cubrir la demanda, quedan algunas preguntas importantes que deben ser respondidas. Entre ellas ¿cómo se generará energía en aquellos momentos en los que no haya suficiente viento o sol?, o en otras palabras, ¿cuántas baterías o potencia de respaldo será necesaria?, ¿cuál es el mix de fuentes de generación renovable más adecuado?, y por último, ¿cuánto nos costará la electricidad producida mediante este nuevo sistema?

Hasta hace muy poco eran comunes las voces que alertaban sobre las insalvables dificultades tecnológicas que impedirían un desarrollo sustancial de las energías renovables, en particular auguraban que la red eléctrica sería incapaz de gestionar un elevado porcentaje renovable. Hoy, sabemos que esa barrera tecnológica no era tal.

Para responder a estas preguntas es imprescindible un modelado del sistema eléctrico peninsular en el que las combinaciones de diferentes parámetros variables (potencia instalada de cada tecnología, capacidad de bombeo, evolución de la demanda global, estrategias de regulación de demanda…) conformaran diferentes sistemas. Posteriormente, el funcionamiento de cada sistema debería simularse con datos reales para cada hora del año de manera que pudiese evaluarse su funcionamiento en base a figuras de mérito definidas (garantía de suministro en cada hora o coste del sistema). Este enorme esfuerzo de modelado resulta absolutamente necesario y sería deseable que fuera emprendido por algún organismo público cercano al sistema eléctrico como el IDAE o por algún centro de investigación.  De momento, Daniel Carralero, Aida González y José Luis Velasco, miembros del Observatorio Crítico de la Energía, han elegido la aproximación que al menos permite obtener conclusiones generales. En su informe titulado “Hacia un sistema eléctrico 100% renovable: El ejemplo de Francia y su extrapolación a España” revisan dos trabajos con un enfoque similar y centrados en intentar describir cómo sería un sistema basado exclusivamente en fuentes renovables. El primer documento analizado “Vers un mix électrique 100% Renouvelable en 2050” describe el posible funcionamiento del sistema eléctrico francés y ha sido elaborado por ADEME (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie). El segundo trabajo estudiado consiste en el diseño de un sistema eléctrico totalmente renovable para España realizado en la tesis doctoral de Santiago Galbete. En los siguientes párrafos se describen los aspectos más destacados de los sistemas anteriores con el objetivo de extraer conclusiones en relación con la controlabilidad, el mix óptimo de tecnologías y el precio.

El principal problema al que debe enfrentarse un sistema basado exclusivamente en fuentes renovables es cómo asegurar que la energía producida es igual a la demandada en todo instante de manera que se cumpla la garantía de suministro.  El estudio de ADEME sobre el sistema francés aporta algunos resultados interesantes. En primer lugar propone como herramienta clave la gestión de la demanda, pone como ejemplo la carga de vehículos eléctricos en horario laboral y el apagado en breves periodos de tiempo de las calefacciones residenciales[1]. En segundo lugar, ADEME calcula que para garantizar el suministro en todas las horas del año sería necesario instalar una capacidad de almacenamiento de 0,35 gigavatios (GW) por cada GW renovable instalado. Es decir, existen a grandes rasgos dos escalas temporales de controlabilidad: por un lado, la gestión de la demanda se utiliza principalmente para desplazar el pico de consumo diario a las horas donde la generación fotovoltaica es máxima, complementando a los sistemas de almacenamiento de corto plazo como las baterías  y, por otro, los excesos de generación eólica se almacenan mediante la hidroeléctrica para ser consumidos días o semanas después cuando no hay viento. Para el caso de España, la tesis de Galbete plantea dos escenarios. En el primero, denominado “España-1”, la garantía de suministro se consigue aumentando la capacidad de bombeo hasta los 9 GW (en 2015 existen en España 2,5 GW de bombeo puro y 2,3 GW de bombeo mixto[2] y están proyectados para 2020 otros 3,3 GW) e instalando un total de 8 GW de potencia renovable controlable (centrales de biomasa, geotérmica o solar termoeléctrica con sales fundidas). En el escenario “España-2”, la capacidad de bombeo requerida se limita a 6 GW y la potencia renovable controlable se aumenta hasta 12 GW. En ambos escenarios se cumple la condición de que la energía demandada en cada momento es suministrada sin problemas. Es necesario recordar aquí que el hecho de que España sea una isla energética aumenta las exigencias de potencia de respaldo. En nuestro país la capacidad de intercambio con los sistemas extranjeros representa un 5% del pico de demanda mientras que en Francia, conectada con varios países limítrofes, este ratio es del 14%.

El siguiente asunto sobre el que merece la pena intentar extraer conclusiones es el relativo al reparto óptimo de tecnologías de generación. Para aportar un poco de contexto, conviene recordar que, en la actualidad, el sistema eléctrico francés se basa mayoritariamente en energía nuclear. En 2014 esta tecnología cubrió el 77% de la demanda mientras que la aportación renovable apenas supuso el 18%. El sistema 100% renovable optimizado por ADEME cuenta con un 63% de la potencia eólica, 17% solar y 13% hidráulica. En este caso la potencia instalada eólica prácticamente cuadriplicaría la solar. Para el caso español, los dos escenarios analizados difieren ligeramente en la potencia eólica y solar instalada (“España-1” incluye 63 GW eólicos y 34 GW solares; “España-2” incluye 54 GW eólicos y 27 GW solares) pero en ambos casos la potencia eólica es aproximadamente el doble de la solar. Al contrario de lo que ocurre en Francia, donde el desarrollo de las renovables todavía es incipiente, en España sí existe una potencia significativa instalada. Pese la nefasta política energética de los últimos años, a finales de 2015 había 23 GW eólicos instalados en España de manera que alcanzar un sistema 100% renovable requeriría duplicar esta potencia, para lo cual será necesario la repotenciación de los parques existentes junto con la instalación de nuevos parques. En cuanto a la energía solar, a finales de 2015 la potencia instalada era de 6,5 GW, de los cuales 4,4 GW son fotovoltaicos y 2,2 GW son termosolares. Aunque, en comparación con la eólica, podría parecer que la potencia solar instalada actualmente está más alejada de la necesaria, es evidente que simplemente con una legislación que no obstaculice la fotovoltaica se produciría un notable desarrollo de estas instalaciones en los próximos años. Si tenemos en cuenta que en Alemania existen en la actualidad 38 GW de potencia fotovoltaica podemos confirmar que el requisito de desarrollo de esta tecnología para alcanzar un sistema basado exclusivamente en fuentes renovable en España es absolutamente asumible.

Pese la nefasta política energética de los últimos años, a finales de 2015 había 23 GW eólicos instalados en España de manera que alcanzar un sistema 100% renovable requeriría duplicar esta potencia

Por último, también resulta muy interesante conocer los valores para el precio de la electricidad que estiman los trabajos mencionados. Para el sistema francés, ADEME predice que la generación de electricidad costaría 77 €/MWh. La comparación de este valor con los 109 €/MWh que recibirá la central nuclear de Hinkley Point C en Reino Unido despeja cualquier duda sobre la conveniencia de este sistema. Para el caso español, la tesis de Galbete estima que el precio de generación de la electricidad en los escenarios considerados estaría comprendido en la horquilla 84-107 €/MWh aunque el propio autor advierte la necesidad de actualizar el coste de las tecnologías renovables, en particular el de la fotovoltaica que ha experimentado un espectacular descenso de precios en los últimos años.

A partir de la información recogida en todos los trabajos citados anteriormente y resumida en este artículo podemos llegar a una conclusión esperanzadora. Si hasta ahora sabíamos que un modelo eléctrico 100% renovable era muy deseable desde el punto de vista ambiental y que el recurso en nuestro país era suficiente para alcanzarlo, estos trabajos nos indican que no hay duda de que dicho sistema es factible desde el punto de vista tecnológico y recomendable en tanto que no supondrá un encarecimiento del precio de generación de la electricidad. Descartados pues los impedimentos técnicos y económicos, queda patente que el principal motivo que está obstaculizando esta transición energética es de tipo político.

[1]El potencial de control de la demanda a través de las calefacciones en España es notablemente inferior. En Francia un tercio de las calefacciones domésticas son eléctricas debido a un sistema que históricamente ha basado su generación eléctrica mayoritariamente en energía nuclear; en España predominan más las calefacciones basadas en combustibles fósiles.

[2]En las centrales de bombeo mixto el embalse superior recibe un aporte fluvial. En las de bombeo puro el embalse superior solo recibe aportes del inferior.

 

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